材料科学基础4-4相图的热力学基础4-5课件

第四节相图的热力学基础

一．G-X曲线

ABB%G对于理想溶体，ΔHm=0下页二．相平衡条件化学位可视作组元从某相中逸出的能力,组元i在某相中化学位越高,它相化学位较低的一相转移倾向越大,当组元i在各相的化学位相等时,即处于平衡状态。组元i在相j中的化学位可用下式表示

μi(j)

=下页后退1、化学位∂Gi∂χi如图溶液的成分为χ，可过曲线上与此成分对应点作切线，与纵轴的交点a、b的吉布斯自由能值便是组元A、B再成分为χ溶体中的化学位。下页后退（2）一元系统的相平衡1）两相平衡f=C–P+2，其中f=1，两相平衡共存的关系在p–T图上表现为一曲线。纯物质的两相平衡包括L–S、S–G、L–G、S–S等。2）三相平衡f=0，在p–T图上表现为一个点，即三相点。3）二元系统的相平衡公切线法则下页后退三.G曲线与相平衡下页后退下页后退第五节三元系相图及其类型

一．三元相图表示方法

●等边三角形法

下页上页返回图5-77，以其三个顶点表示三个纯组元；三边各定为100%，分别代表三个二元素A-B、B-C和C-A的成分；位于三角形内部的点代表三元系的成分，且χa+χb+χc=AB=BC=CA=100%两条特殊意义的线：（1）平行于三角形某一边的直线位于该线上的材料，它们所含的、由这条边对应顶点所代表的组元量均相等。如图5-78中ab线上的两种材料χ1、χ2的C组元含量相等：下页后退χ1b1=χ2b2=χnbn●等腰三角形法

（2）通过三角形顶点的任一直线。位于该直线上的三元系材料，它们所含的由另两个顶点所代表的两组元含量之比是一定值。图5-78中CE线上的各种成分。下页后退●直角三角形法

三元系中以两个组元为主，而第三组元的浓度很低，可用等腰三角形。三元系中以一个组元为主，其余两个组元的浓度都相当低时，可用直角三角形法。如图5-79。下页后退图5-79三元相图成分的其它表示方法a)等腰三角形法b)直角三角形法下页后退三．三元匀晶相图

下页后退W

β=×100%onmnWα=×100%momn下页后退3、匀晶相图的平衡结晶过程分析四具有两相共晶反应的三元系相图

（１）相图分析（图５－８８所示）１）面及相区液相面：abe´e，ce´e．固相面aa´b´b，cc´d．液固两相区aa´b´e´eab为L＋α两相区ce´edc´e´为L＋β两相区．下页后退（２）相接触情况及三相区．三个单相区：L＋α，L＋β，α＋β．两相区与单相区是以面相连；三相区与两相区为面接触，与单相区是以线相连的．２、三相平衡及三相平衡反应三元系中三相平衡时f＝４－３＝１．若温度给定，三个共存相的成分都不可变．下页后退下页后退（１）重心法则处于三相平衡的合金，其成分点必位于共轭三角形的重心位置．有以下平衡关系：oαa´ab´c´bLβc图5-91重心法则下页后退（2）三相平衡反应两种类型：

类共晶反应：L(α+β）分解型类包晶反应：L+αβ合成型如图5-93所示。下页后退下页后退3、三元系三相平衡及共轭三角形如图5-97所示4、三元系四相平衡与四相平衡平面如图5-98所示六、具有四相平衡反应的三元系相图（1）四相区及周围相区的接触下页后退下页后退1）四相区与三相区的接触：面接触①共轭三角形U+V+R、V+R+Q、U+R+Q组成四相平面的上表面，U+V+Q组成下表面；②共轭三角形U+V+Q、U+V+R、组成四相平面的上表面，V+R+Q、U+R+Q组成下表面；

③共轭三角形U+V+Q组成四相平面的上+表面，U+V+R、V+R+Q、U+R+Q组成下表面；下页后退2）与两相区的接触：线接触六个两相区：U+V、V+Q、Q+U、U+R、R+V、R+Q。3）与单相区的衔接：点接触四个单相区：U、V、Q、R。（2）四相平衡反应1）共晶型：

R（Q+V+U）T下页后退下页后退2）包晶型反应：

R+QU+V3）双包晶型：

U+V+QR2、具有共晶型四相平衡反应的三元系相图（图5-103）T下页后退下页后退1）相图分析：液相面：ce3Ee2c、ae1Ee3a、be2Ee1b。固相面：cipkc、afmla、bgnhb。固溶度曲面：ff´m´mf、ll´m´ml、gg´n´ng、hh´n´nh、ii´p´pi、kk´p´pk。液相线：e1E、e2E、e3E。成分变温线：mm´、nn´、pp´。下页后退图5-106为立体分解图●四个单相区：●六个两相区：●四个三相区：●一个四相平衡：下页后退2）相图中的相区水平截面：可用杠杆定律及重心法则求相对量、某温度下相的状态。垂直截面：不能用杠杆定律及重心法则求相对量、不同温度下的冷凝过程。投影图：分析冷凝过程，室温下的组织。下页后退下页后退四、三元相图举例步骤：1）首先确定是垂直、水平或投影图，然后具体分析；2）找水平线，判断其四相平衡反应类型，并写出反应式；3）分析合金的冷凝过程；4）在水平截面上运用杠杆定律、重心法则求相对量；5）给出室温下的组织，说明合金在一定条件下的特征、组织，预测性能。下页后退1、三元系变温截面图分析六个单相区：α、γ、C1、C2、C3、L八个三相区：L+α+γ、L+γ+C1、γ+C1+C2、γ+C1+C3、α+γ+C1、α